2. 音と環境の関わり

音が人に効果を与える技術に基づくサウンドデザイン

The Sound Design Based on the Technology

about the Effect of Sound on People

精密工学専攻 29 号 根田 祐介 Yusuke Neda

1. はじめに

私たちは日常生活の中で，様々なかたちで音と関わりを持 っている．家庭やオフィス，教育施設などの室内空間では会 話によるコミュニケーションを行い，鉄道や道路周辺などの 屋外空間では，列車や自動車などから発生する交通騒音によ って，周辺の人は不快に感じたり建物内の人へ対して作業効 率を低下させるなどの悪影響を与えている．一方，木々の揺 らぐ音や川のせせらぎなどの音は，人の心理生理に良い効果 を与え，自動車車室内などの移動空間においても，コミュニ ケーションが行われたり運転支援の音声ガイドを利用した りすることで，音が有効に利用されている．

このように，空間によって音と人との関わり方は異なる．

また，音を聞いている人々も年齢による違いや障害者など，

千差万別である．音環境を改善することで生活を豊かにする ことを考える際に，これらの要素は複雑に影響し合うため，

予測した結果を得ることは難しいことが多い．また，音の感 じ方は個人差があるため，音による効果の評価方法はまだ確 立していない分野もある．

そこで本調査研究では，音環境に関する問題点の全体像を 把握し，幅広い視野を持って音環境のトータルコーディネー トを目指した考察を行う．

2. 音と環境の関わり

人は，様々な環境において音と関わりを持っている．そし て，環境により音の効果が大きく異なっていることが特徴と して挙げられる．本章では Fig. 1 に示すような音と環境の 技術関連図に基づき，様々な場所における人間に対する音の 効果を理解し，この効果に基づく音環境づくりのための手法 を提案することを目的とした考察を行う．

2.1 オフィス

オフィスでは，作業効率を考慮した音環境づくりが重要で ある．騒音の認知・情緒レベルでの不快感を表す尺度である アノイアンスは，在室者を覚醒させ，作業効率を向上させる

Fig. 1 Relation of sound and environment

可能性がある．そこで，覚醒度の異なる作業を設定し，室温 と騒音による二重アノイアンスが在室者の知覚及び作業効 率へ及ぼす影響の度合いを考察した調査⁽¹⁾がある．調査にお いて，作業課題を用いた実験により，作業の種類によってア ノイアンスから受ける影響は異なるという結果が得られて いる．

また，知的生産性に関する研究⁽²⁾では，計算作業による実 験において，騒音を提示しない条件のほうが女性の正答率は 有意に高かった．また，記憶作業では騒音条件間で有意な差 は見られなかった．需要度のような個人ごとの室内環境への 評価は，集中度や疲労などの作業状態に影響を与える可能性 がある．よって，騒音環境が作業効率に与える影響を評価す る際には，室内環境に対する個人の評価などの人体反応も合 わせて評価することが重要であると考えられる．そして，室 内における音環境を積極的に制御し，目的の作業に最適な環 境にすることで生産性を向上できると考えられる．

難聴者に対する配慮についても研究が行われている．その 一例として，難聴者が会議に参加する際，話者との距離が遠 いために発言を聞き取ることができない問題を取り上げ，こ れを解決するシステムが提案されている⁽³⁾．客観的評価実験 と主観的評価実験を行った結果，本システムは聴感的にかな り雑音を抑圧でき，発信者音声の劣化も少ないとの結果を得 ている．また，会議において伝音難聴者の情報保障を行う支 援システムの提案もされている⁽⁴⁾．

その他のオフィスにおける機能の一つとして，会議室や打 ち合わせスペースなどでの会話を周辺の執務者に聞かれた くないようにすることが求められる．そこで，隣り合う空間 から漏れてくる会話に対するマスキングを考え，実際のオフ ィスの会議室と打ち合わせスペースでマスキング音の付加 による効果について聴感実験を行った例⁽⁵⁾がある．この実験 結果より，Fig. 2 に示すように，マスキング音を付加するこ とで一定の評価の向上がみられた．サウンドマスキングを導 入する際には，それぞれの場所に適したマスキング音の検討 が必要であると考えられる．

Fig. 2 The evaluation result of the difficulty of catching

2.2 公共施設

病院の音環境の改善は，患者の療養生活を快適にするため には重要である．脳神経外科や救急病棟の夜間騒音源と考え られる音の騒音レベルの測定および考えられる対策を実験 的に行い，その対策の効果を検討した調査⁽⁶⁾では，10 項目 の騒音源測定の結果，全ての項目において WHO が推奨する夜 間発生最大音が 40 dB 以下という環境基準を大きく上回る騒 音レベルを示している．特にトイレに関する音はいずれも騒 音レベルが高い．この結果から考えられることは，騒音に対 する意識付けをすることで騒音レベルは有意に下がるとい うことであり，患者や看護師への意識付けの重要性を示して いる．

近年の都市の活性化の中で，中庭的空間は喧騒を緩和する ために有効な空間構成と考えられる．欧州の路地―中庭的空 間に見られるような騒音の緩和効果をもたらす空間構成を 我が国において実現するための方策を探った調査⁽⁷⁾では，現 存する空間を対象に音響心理実験を行い，環境音の分布とそ の印象の関係を検討した．その結果，交通音などの人工音は 騒々しく不快で退屈なグループへ，逆に水の音や鳥の鳴き声 などの自然音は快く楽しいグループに分類されている．

上記の調査を裏付けるものとして，自然の修復的効果を，

皮膚伝導水準(SCL)と心拍(HR)という心理生理学的指標を用 いて評価することを試みた調査⁽⁸⁾がある．調査の結果，自然 環境刺激はリラックスを，都市環境刺激は退屈をもたらすこ とが分かっている．

2.3 道路や鉄道に近接する空間

道路交通騒音の低減対策を有効に実施するためには，その 効果をシミュレーションモデルによって事前に評価するこ とが重要である．道路交通騒音の低減対策としては，発生源 対策，交通流対策，伝搬対策などがあり，シミュレーション モデルによってこれらの対策の効果が評価できることが望 ましい．道路交通騒音問題への取り組みに関する論文⁽⁹⁾の著 者らは，多くの信号交差点や複雑な道路網を有する一般市街 地道路を対象として，音源対策の効果予測に有効なモデルと 交通流対策の効果予測に有効なモデルの開発を行っている．

鉄道に関しては，2014 年に開通予定の北陸新幹線沿線住民 を対象とした社会調査を実施した例⁽¹⁰⁾がある．この調査によ ると，自宅周辺の静けさは 32.5 ％の回答が良い側であり，

道路交通や鉄道による騒音のアノイアンスも「だいぶ」以上 がそれぞれ 11.8 ％と 14.5 ％であることから，現状におけ る調査対象地域は比較的静かであることが示されている．

2.4 自動車車室内空間

近年，自動車の安全性および快適性への要求は一層高まっ ており，音声ガイドを応用したカーナビゲーションシステム などの車内端末の普及が急速に進んでいる．車内の音声ガイ ドは必然的に走行騒音の影響を受けるため，音声の認識を妨 げられてしまうことが問題とされてきた．そこで，圧電スピ ーカと小型動電スピーカとの相互比較を行い，再生音と子音 の明瞭度との関係を明確化することにより音声明瞭度の向 上に役立てることを目的とした研究⁽¹¹⁾がある．同研究の実験 結果より，音声明瞭度は音節・子音ともに騒音下で圧電スピ ーカの方が高いことを確認している.

また，音楽の効果によってドライバの状態を運転に適した 状態に促すことが出来れば,音楽は運転支援の一要素になり うる. この事を背景として，運転中の音楽が運転に与える影 響についての研究例⁽¹²⁾がある．実験結果より，運転中に聴く 音楽として適切な音楽は“適度な音量でテンポが遅く好きな 音楽”ということができ，音楽は運転に良くも悪くも影響を 与え，適切な音楽は安全運転支援の一要素になりえることが 分かっている．

Fig. 3 The measurement position of shinkansen line noise

Fig. 4 The technical related figure about the compound stimulative effect and placebo effect by sound

2.5 まとめと考察

空間によって人が感じている音に関する問題点にはそれ ぞれ特徴があり，音に求められている効果も多様である．ま た，音環境の改善に欠かせないのが音質評価であり，この評 価方法が確立されていないために有効な改善策を提案でき ていない研究も多数ある．例えば，Fig. 3 に示す鉄道騒音の 測定法⁽¹³⁾のような手法を確立させることが望ましい．以上よ り，各空間に求められる効果とその特徴をよく理解し，その 上で信頼性の高い客観的評価法を探ることが重要と考えら れる．

3. 人への複合刺激による効果

2 章では，音が人に対して様々な効果があることを述べた．

そして，音による聴覚刺激だけではなく視覚や触覚などの他 の感覚刺激を同時に受けることによって，人はさらに多彩な 効果を得ることができると考えられる．本章では，Fig. 4 に示すような，聴覚刺激とその他の刺激を組み合わせた効果 について述べ，その効果の有用性について考察する．

3.1 運転中における聴覚と視覚および操作による複合刺激 運転者へ与える複合刺激は，運転の快適性および安全性の 向上に利用することが検討されている．電気自動車の走行映 像および運転操作による複合刺激下において，車室内音に対 する印象変化や擬似走行音が快適性に与える影響について 調査した研究⁽¹⁴⁾では，暗騒音に対して適切なバランスの擬似 モータ音を提示した場合に快適性が向上することが確認で きており，運転操作の有無によって車室内音の印象が変化す

ることが分かっている．

また，近年，運転中における集中力の低下による交通事故 を防ぐために，注意喚起の音声情報やそれを聞き逃さないた めの安全運転支援システムが注目されている．そこで，脇見 運転防止のための警報システムの研究⁽¹⁵⁾では，警報音と振動 の複合刺激による警報システムを適用することで，黄色信号 に変わってからブレーキを踏み始めるまでの反応時間が早 くなるという実験結果が得られている．この結果より，警報 システムを適用することによって，状況判断の遅れから信号 無視を起こす危険性を低減でき，安全性が向上すると考えら れる．

視覚・運動連携に対する聴覚刺激の抑制効果について検討 した研究⁽¹⁶⁾では，運転時に聴覚刺激と視覚刺激を同時に被験 者に与え，それら二つの刺激に対する課題を同時に遂行する 二重課題を行った実験の結果，視覚的作業は聴覚的作業の影 響を受けパフォーマンスが低下することが確認されている．

3.2 聴覚と色覚による複合刺激

建築空間において，人間の聴覚刺激に対する感覚的評価が 内装仕上材の色彩などの視覚刺激によって受ける心理的影 響や効果を検証するため，シミュレーションルームで複合環 境下での被験者実験を行った研究⁽¹⁷⁾がある．実験結果より，

色によって音の印象はかなり変化することが分かっており，

否定的な印象が肯定的に変わるなど興味深い結果も出てい る．

さらに，呈示音として雑踏と交通騒音を合わせて使用した 実験⁽¹⁸⁾の結果では，音圧レベルが低いほうが評価が肯定的に なる傾向がある．この結果より，交通騒音のような不快な印 象を与える音の場合，音圧レベルが低い状態で色光刺激があ ることで不快感を和らげる効果が期待できる．

3.3 複合刺激の効果

音楽と映像によるストレス抑制効果を用いた歩行訓練シ ステムの開発を目指した研究⁽¹⁹⁾において，歩行訓練に適した リズムを持つ音楽と映像を使用して歩行訓練が効果的に行 われるか調査し, 音楽と映像によるストレス抑制効果を検 討した例がある．実験結果より，音楽ありの場合のほうが実 験中の心拍数が安定していることが分かり，特に休憩中の心 拍数に大きな違いがみられた．一方，映像による癒しの効果 を確認することはできなかった．

また，今日我が国の高密度化が進んだ大都市では，幹線道 路や鉄道沿線へ隣接して住宅地開発がなされることが珍し くないため，複数の異種音源によって構成される複合騒音の 評価が重要となっている．道路交通騒音と在来線鉄道騒音に 注目して，戸建および集合住宅に対する複合騒音の評価につ いて検討した研究例⁽²⁰⁾がある．この研究における調査では，

個別の騒音のアノイアンスは音源種別で差がほとんどない が，住宅種別では集合住宅の反応は戸建住宅より低い傾向に あるという結果がある．

3.4 まとめと考察

音による聴覚刺激と視覚刺激などを組み合わせた複合刺 激は，音のみによる聴覚刺激よりも有益な効果が得られるこ とが多い．逆に，作業に対する複合刺激や複合騒音などは，

単体刺激よりも人に悪影響を与える恐れもある．

また，複合刺激による効果を生体情報を用いて客観的に評 価することは個人変動が大きいため難しい．効果を正確に把 握するためには，実験方法や，生体情報などを利用した評価 方法を様々な角度から検討することが重要と考えられる．

Fig. 5 The smart sound space in various environment

4. スマートサウンドスペースによる機能的 な音環境の提案

私たちが生活している様々な空間における騒音問題の対 策として，音圧を低減して低騒音化する試みがなされてきた．

しかし，低騒音下することによって今まで気にならなかった 小さな騒音が顕著となり，結果として騒音に対する人々の不 満は減らないことが多々あった．そこで，単純に音圧を減ら すのではなく，音響シミュレーションで周波数特性や減衰特 性などを変更し，音質変更を行うことによって製品の付加価 値を高める試みがなされるようになった．さらに近年では，

様々な空間に対しても，目的とする活動を支援する機能を持 たせる研究が着目されている．

4.1 スマートサウンドスペースとは

スマートサウンドスペース(Smart Sound Space)とは，音 響空間の改善によって，その空間にいる人々の様々な活動を 支援する機能を持たせた空間のことである．その対象となる 空間は，家庭，自動車，医療機関，教育機関，オフィス，店 舗や公共空間など，多岐に渡っている．例えば，オフィスは 主に作業を行うための空間であることから，音響空間の改善 による知的生産性の向上が期待される．また，運動やリハビ リを行う際には，実施空間に適切な機能を付加することで，

心身への負担を減らしたり活動意欲を高めたりすることが 考えられる．本章では，スピーチプライバシーや，空間の機 能性向上のためのスマートサウンドスペースについて，研究 事例を交えながら考察する．スマートサウンドスペースの例 を Fig. 5 に示す．

4.2 オフィスのスマートサウンドスペース

オフィスにおけるスマートサウンドスペースの機能の一 つに，マスキングによって会話を周辺の執務者に聞かれない ように遮断するといったスピーチプライバシーの機能が挙 げられる．そして，マスキングの一つの手法として，会話エ リア外の環境騒音レベルを会話エリア内よりも高くなるよ うにデザインすることが話し手の声の遮断対策になる．これ をオフィスにおけるマスキング音付加による効果について の研究例⁽⁵⁾に当てはめて考えると，会議室内の騒音レベルは 小さく抑え，部屋の外の騒音レベルを適当な値に上げること になる．これにより，必要な会話のみを聞き取ることができ るようになると考えられる．

また，MFP のモノクロコピー音に着目し，非定常音のリズ ム感の音質評価を行った研究例⁽²¹⁾がある．この研究では，MFP 動作音のリズム感評価，実機周辺部から発生する音のリズム 感評価，音響解析を用いた紙衝突音の音質変更，生体情報を 用いたストレス変動による聴き慣れを評価する手法の検討

などを行った．その結果，動作音の過渡部を等間隔に配置す ることでリズム感を向上できることが分かっている．また，

唾液アミラーゼ活性値の変動により聴き慣れを把握し，聞き 慣れるタイミングを把握できる可能性があることが分かっ た．そして，リズム感の向上によってオフィスにおける作業 効率を向上させることが期待でき，MFP 動作音の改善はスマ ートサウンドスペースに貢献できると考えられる．

4.3 自動車車室内のスマートサウンドスペース

自動車車室内の音環境に関しては，車室内に複数のスピー カを設置し，指向性を用いて運転席と後部座席の空間を分割 することにより音場制御を試みた研究⁽²²⁾がある．これは，運 転者は覚醒を維持させ，後部座席は安らげる音環境を構築す るなど，音場を分割して異なる機能を持たせる事を目的とし ている．研究結果より，車室内の一部領域へ必要なアナウン スや音楽を流したり，スピーチプライバシーへの応用などが 期待される．

また，交通事故が多発する要因との一つとして，高速道路 の走行のような単調運転での覚醒水準低下がある，そこで，

実際の運転のシミュレーションを行い，意識されにくい様々 な提示音を聞かせた際の運転者の覚醒水準を調査した研究 例⁽²²⁾がある．実験より，高覚醒水準時心拍相当(80 回/分) の 1/f ゆらぎに合わせたランダムな感覚で音圧を変化させた 提示音が最も覚醒効果が高いことが分かっており，走行音に 好みの音楽や覚醒音を加えると比較的長く覚醒水準を維持 できることが示唆され，安全性の向上が期待できる．

4.4 まとめと考察

五感の一つである聴覚を積極的に活用して音作りを行う ことによって，様々な空間で人の機能性の向上が期待できる ことが分かった．また，スピーチプライバシーの確保につい ての事例はまだ少ないが，スマートサウンドスペースの実現 のためには有用であると考えられる．

5. 研究成果

(1) 空間別による人と音の関わりについて調査を行うこと で，知的生産性や心理生理的効果，音声明瞭度など様々 な観点から音環境の改善を図るべきであることが分か った．

(2) 人への複合刺激は，単体刺激よりも多彩な効果が得られ ることが期待でき，様々な環境において複合刺激の有用 性を確認できた．

(3) 様々な空間に音刺激による効果を積極的に取り入れる ことによって，空間に適した機能性を向上できることを 確認した．

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